TERMITOWA SPAWALNOŚĆ BAINITYCZNYCH STALI SZYNOWYCH (NA PRZYKŁADZIE CRB1400, PROFIL 60E1/2)

Transkrypt

1 TERMITOWA SPAWALNOŚĆ BAINITYCZNYCH STALI SZYNOWYCH (NA PRZYKŁADZIE CRB1400, PROFIL 60E1/2) Robert Plötz 2016

2 Czym właściwie jest bainit? Struktura bainitu składa się podobnie jak perlit z ferrytu oraz cementytu. Układ jest jednak zupełnie inny. Podczas gdy perlit zbudowany jest z na przemian ułożonych płytek ferrytu i cementytu (warunkiem jest czas dla dyfuzji C oraz Fe jak również pierwiastków stopowych), struktura bainitu zawiera igły ferrytu ze zgromadzonymi submikroskopowymi sztabkami Fe3C. Struktury stali w zakresie przemiany bainitycznej wyglądają w zależności od szybkości chłodzenia bardzo różnie, mimo iż wszystkie składają się z żelaza α i Fe3C, tylko że w różnych układach i wielkościach. Górny zakres bainityczny: przy wyższych temperaturach obszaru bainitycznego, cementyt ziarnisty Dolny zakres bainityczny: przy niższych temperaturach obszaru bainitycznego, cementyt drobny (submikroskopowy) Martenzyt: poniżej krytycznej szybkości chłodzenia na skutek przemiany bezdyfuzyjnej struktury, stopień tetragonalności. 2

3 Czym właściwie jest bainit? Czynniki mające wpływ na przemianę: Przechłodzenie austenitu Szybkość dyfuzji C Pierwiastki stopowe Bainit (igły cementytu przedstawiono zbyt przesadnie) 3

4 Czym właściwie jest bainit? (1) Hartowanie na martenzycie (4) Obszar perlityczny (2) Hartowanie z przemianą izotermiczną, (5) Obszar bainityczny (3) Chłodzenie na bainicie 4

5 Spawalność bainitycznych stali szynowych Na przykładzie tworzywa CRB 1400 z porcją perlityczną : CRB 1400 CRB 1400 Porcja termitowa: 60/Z120SkV-E CRB 1400 R350HT Porcja termitowa: CRB 1400 R260 Porcja termitowa: 60/Z120SkV-E 60/Z120SkV-E oraz 60/Z90SkV-E 5

6 Parametry spawania Metoda SkV metoda spawania szyn termitem z skróconym czasem podgrzewania (propan / tlen): szerokość luki: wysokość palnika: typ palnika: ciśnienie propanu: ciśnienie tlenu: czas podgrzewania: mm mm (32-otworowy) 1,5 bar 5,0 bar 2,0 min. (w zależności od profilu) Uwaga: Aby uniknąć powstawanie napięć krytycznych, połączenia spawane powinny być stopniowo schładzane. (po szlifie zgrubnym zapakować kompletnie na 30 minut w wełnę izolacyjną) 6

7 CRB 1400 CRB 1400 (porcja termitowa: 60/Z120SkV-E) 7

8 CRB 1400 R350HT (porcja termitowa: 60/Z120SkV-E) 8

9 CRB 1400 R260 (porcja termitowa: 60/Z120SkV-E) 9

10 CRB 1400 R260 (porcja termitowa: 60/Z90SkV-E) 10

11 Porównanie CRB 1400 z R260 11

12 Obciążenie niszczące i gięcie Połączenie spawane CRB 1400 CRB 1400 Porcja termitowa: 60/Z120SkV-E CRB 1400 R350HT Porcja termitowa: 60/Z120SkV-E CRB 1400 R260 Porcja termitowa: 60/Z120SkV-E CRB 1400 R260 Porcja termitowa: 60/Z90SkV-E Obciążenie niszczące [kn] Gięcie [mm] 8,1 7,9 7,8 7,6 9,2 8,4 10,8 8,9 10,1 12,6 12,0 13,2 12

13 Obciążenie niszczące i gięcie Połączenie spawane R350HT R350HT Porcja termitowa: 60/Z120SkV-E R260 R260 Porcja termitowa: 60/Z90SkV-E Obciążenie niszczące [kn] Gięcie [mm] 9,0 11,1 11,3 16,0 12,9 17,0 13

14 Podsumowanie Bezpieczne termitowe zespawanie połączeń szyn kolejowych Vingole a CRB 1400 CRB 1400, CRB 1400 R350HT oraz CRB 1400 R260 o parametrach standardowych SkV metoda spawania szyn termitem ze skróconym czasem podgrzewania i standardowymi porcjami termitowymi (perlityczne) jest możliwe, wymaga jednak większych nakładów pracy! Wyboru porcji należy dokonać zgodnie z przebiegiem krzywych hartowania szyn. 14

15 Dlaczego konieczne są wyższe nakłady pracy? CRB 1400 R350HT (porcja termitowa: 60/Z120SkV-E) opóźnione chłodzenie swobodne chłodzenie 15

16 Dlaczego konieczne są wyższe nakłady pracy? CRB 1400 R350HT (porcja termitowa: 60/Z120SkV-E) Stopiwo (Z120) Cięcie wzdłużne w obszarze czołowym Przebieg rysy (Z120) 16

17 Spawalność bainitycznych stali szynowych Chemiczna szerokość pasma obecnych bainitycznych stali szynowych Od [%] Do [%] C 0,2 0,8 Cr 0,5 2,5 Mo 0,1 0,7 V 0,1 0,2 Si 0,3 1,3 Chemiczny skład oraz obróbki cieplno-mechaniczne różnych bainitycznych stali szynowych umożliwia ustawienie różnych struktur mikroskopowych i dzięki temu różnych właściwości. Spawalność względnie zachowanie się materiału pod wpływem obróbki cieplnej spawania bywa jednak różne i wymaga uwagi! 17

18 Perspektywy Rozwój bainitycznych porcji Thermit (porcje wytwarzające strukturę bainityczną w połączeniu spawanym) Zalety: zapobieganie powstaniu napięć krytycznych podczas schładzania CRB 1400! schładzanie opóźnione nie jest konieczne do zastosowania w celu zespawania perlitycznych oraz bainitycznych stali szynowych i ich połączeń o standardowych parametrach spawalniczych! 18

19 Wypróbowanie bainitycznych porcji termitowych 19

20 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ 20